Mais forte que o aço, a mais recente madeira de alta tecnologia pode resfriar edifícios

• Um novo tipo de madeira reflete a luz do sol e irradia o excesso de calor.
• A resistência mecânica por peso desta nova madeira é 3 vezes mais forte do que o aço.
• Pode cair a temperatura de um edifício em até 10 ° C, reduzindo os custos de resfriamento de 60%.

Nos Estados Unidos, os edifícios são responsáveis ​​por quase 70% do uso de eletricidade, gerando uma conta anual de energia elétrica de mais de US $ 430 bilhões. O resfriamento e o aquecimento sozinhos são responsáveis ​​por 48% desse uso de energia.

De acordo com a 2ª lei da termodinâmica, o resfriamento é mais desafiador do que o aquecimento. Até agora, os cientistas desenvolveram várias técnicas sobre como lidar com a produção de concreto e aço e vários esquemas de resfriamento passivo para reduzir os custos de resfriamento.

Agora, pesquisadores da Universidade de Maryland e da Universidade do Colorado descobriram uma única solução que parece administrar tudo usando um material de madeira que reflete a luz solar e irradia o excesso de calor.

Fazendo a nova madeira

A maioria dos materiais absorve calor e o emite como fótons infravermelhos próximos (IV). Esses fótons são então absorvidos pelas moléculas de ar ao redor, o que torna a área quente. Nos últimos dois anos, os cientistas desenvolveram tintas e filmes plásticos que capturam o calor e o emitem em comprimentos de onda infravermelhos mais longos. Nesse caso, os fótons despejam seu calor no espaço profundo e, como o ar não absorve esses comprimentos de onda, a área circundante permanece fria.

Em vez de usar qualquer tinta ou folha de plástico, a equipe de pesquisa tentou imitar tais comportamentos em materiais de madeira. A madeira é composta por dois elementos principais:

1. Celulose que forma longas estruturas semelhantes a canudos
2. Lignina que se comporta como um adesivo que mantém os fios do canudo juntos.

Referência:ScienceMag | DOI:10.1126 / science.aau9101 | Universidade de Maryland

A lignina emite fótons infravermelhos fortemente, portanto, os pesquisadores optaram por remover esse elemento da madeira. Para fazer isso, eles embeberam a madeira em uma solução de peróxido de hidrogênio. Eles então comprimiram a madeira quimicamente tratada, o que levou à formação de uma densa malha de ligações de hidrogênio.

Isso resultou em um material 8 vezes mais resistente que a madeira natural. Na verdade, a resistência mecânica por peso deste novo material é mais de 3 vezes mais forte do que o aço. O teste de arranhão provou que a madeira não pode ser danificada facilmente, enquanto o teste de compressão mostrou que ela pode suportar mais peso do que a madeira natural.

Eficiência

Ao remover a lignina, a madeira fica branca, refletindo quase todos os raios que chegam. Embora não irradie calor tão eficientemente quanto as folhas de plástico, pode realmente fazer uma grande diferença.

Amostra de madeira nova | Crédito:UMD

Se fixada no exterior de um edifício, a madeira pode reduzir a temperatura em até 10 ° C, reduzindo os custos de resfriamento de 60%. O que é mais impressionante é que a nanotecnologia é exclusivamente baseada em madeira; não há outros componentes (como polímeros) envolvidos.

Leia:Um sistema de resfriamento avançado para computadores e baterias

No entanto, a nova madeira é inflamável e muito menos durável do que os materiais de telhado padrão, como as telhas de asfalto. Além disso, pode ser caro e a economia potencial de energia pode não compensar a despesa.